장비·기계 보호 장치 설치시 ‘안전 거리 계산’ 신중하고 정확해야
<그림1> 작업자가 안전 잠금 스위치 및 안전 문이 설치된 로봇 셀에 들어가 있다.
장비 및 기계에 보호 장치(safeguards)를 적용할 때 올바르게 적용하지 않으면 안전에 대한 잘못된 인식이 생길 수 있다. 종종 간과되는 한 가지 관행은 보호 장치를 설치해야 하는 최소 거리 또는 높이를 결정하는 것이다.
가끔 손이 닿을 수 있는 범위에 고정 가드(보호대)가 설치되기도 한다. 또한 라이트 커튼(light curtains)과 같은 안전 장치는 위험이 여전히 존재하는 지점에 너무 가깝게 설치되는 경우가 많다. 안전 거리 계산을 수행하는 것은 선택한 보호 방법이 실제로 원하는 대로 작동하도록 보장하는 데 중요하다.
고정 가드는 작업자를 위험한 상황으로부터 보호하기 위해 일반적으로 사용된다. 기계에 작업자가 접근할 필요가 없는 위험 지점의 경우, 고정 가드를 적용하여 작업자를 위험으로부터 보호할수 있다. 이러한 유형의 ‘분리 보호대’는 일반적인 공구로 쉽게 해체할 수 없는 패스너로 기계에 고정해야 한다.
ISO 12100(기계 안전- 기본 개념 및 설계에 대한 일반 원칙)과 같은 안전 표준은 고정 가드의 조작을 방지하기 위해 패스너에 대한 이 요구 사항을 요구한다. 재질 및 내구성과 같은 실제 하드 가드 유형은 적용 및환경에 따라 달라진다.
<그림2> 다양한 패스너의 예. <위의 3개 패스너> 분리를 위해 특별한 도구가 필요 하지 않은 패스너. 홈이 있는 머리 나사와 엄지 나사는 쉽게 분리할 수 있다. <아래의 3개 패스너> 제거를 위해 특수 도구가 필요하므로 고정 가드를 고정하는 데 사용할수 있는 변형 방지 나사의 예.
그러나 설치 높이와 거리는 ISO 13857(기계 안전 – 위험 구역에 수직방향으로 도달하는 것을 방지하기 위한 안전 거리)과 같은 관련 안전 표준을 기반으로 한다. 이 국제 표준은 모두 밀리미 터(mm)로 표시되는 하드 가드의 높이를 결정하기 위한 매개변 수로서, 위험 요소의 높이와 해당 위험 요소로부터의 거리를 사용 하는 매트릭스를 제공한다.
<표1> ISO 13857의 보호 거리 매트릭스(기계 안전 –위험 구역에 수직 방향으로 도달하는 것을 방지하기 위한 안전 거리). 측정값은 밀리미 터(mm)로 표시된다.
<표1>에 표시된 매트릭스의 기본 보기는 고정 가드가 위험 요소에 가까울수록 다른 사람이 손을 뻗는 것을 방지하기 위해 가드가 더 높아야 한다는 것이다. 예를 들어, 위험 지점에서 높이가 약 1200mm 떨어지고 수평으로 1500mm 떨어진 곳에 설치한 경우, 최소 1000mm 높이의 가드가 필요하다. 그러나 이 가드를 위험에더 가깝게 수평으로 700mm로 이동하면 이제 가드의 높이가 최소 1800mm가 되어야 한다.
ISO 13857은 가드 너머로 손이 닿지 않도록 지침을 제공하는것 외에도 <표2>와 같이 개구부를 통해 손이 닿는 것을 방지하는데 도움이 된다. 표준은 슬롯형, 사각형 또는 원형 개구부와 같은 가드의 개구부 유형이다. 가드를 배치해야 하는 최소 거리는 특정 모양의 개구부 크기에 따라 다르다. 예를 들어, 5mm의 정사각형 개구부는 위험으로부터 최소 5mm 떨어진 곳에 배치해야 하며, 동일한 크기의 슬롯형 개구부는 최소 10mm 떨어진 곳에 설치해야 한다. 거리 뒤에 있는 개념은 다양한 모양의 개구부를 통한 손가락 및 손 침투를 제한하기 위해 사용되는 엄지손가락 및 너클을 고려한다.
<표2> 보호대 통과에 대한 ISO13857 매트릭스. 밀리미터(mm) 단위 측정
존재 감지 안전 장치는 작업자와 위험 요소 사이에 물리적 장벽이 없기 때문에 비분리 보호 장치로 간주된다. 기본 안전 장치로 사용하는 경우 누군가가 안전 매트를 밟거나 라이트 커튼에 도달하거나 통과하거나 스캐너로 덮인 영역 내를 밟는 것을 방해하는 것은 없다. 이와 같은 장치는 일단 트리거되면 안전한 상태를 가져오는 데 의존하므로 적절한 거리에 설치하는 것이 중요하다.
흔히, 비분리 보호대는 안전 거리의 결정없이 설치되며 이를 통해 잘못된 안전 인식을 갖게 한다. 육안 검사를 수행해 설치된 감지 장치가 트리거되면 기계나 장비가 일시 정지하는 것처럼 보일 수 있지만, 사실 그렇지는 않다.
밀리초 범위 내에 있더라도 안전 장치, 모니터링 장치, 출력 트리 거, 기계 모터 등의 반응 시간을 모두 고려해야 한다. 육안 검사를 통과하더라도 안전 장치가 너무 가까이 있으면 안전 장치를 작동 시킨 후 잔류 위험에 노출될 가능성이 매우 높다. 시간 정지 측정이 수행되면 ISO 13855(기계 안전 - 인체 부품의 접근 속도에 대한 안전 장치 위치 지정)에 명시된 안전 장치의 안전 거리 공식에 사용할 수 있다.
최소 안전 거리에 대한 ISO 13855의 일반 공식은 다음과 같다.
S = (K x T) + C
여기서, S는 최소 거리(mm), K는 사람의 접근 속도(mm/s), T 는 총 정지 시간(sec), C는 접근 거리이다. 다른 비분리 보호 장치는 이 일반 공식의 일부 변형을 갖는다. 예를 들어 안전 매트의 공식은 ‘S = (1600 x T) +1200’이므로 기계 위험이 안전 매트에 의해 보호되고 총 정지 시간이 100ms인 경우 최소 안전 거리 설치는 1360mm가 된다. 라이트 커튼 공식은 수직 또는 수평 장착과 해상도(감지 기능)에 따라 달라진다.
이전 기계를 사용하여 총 정지 시간이 80ms인 수직 14mm 해상도 라이트 커튼을 사용하는 경우, 공식은 ‘S = (2000 x T) + C’가 되며, 여기서 C는 8(d – 14) 로 계산되며 d는 라이트 커튼의 해상도를 나타낸다. 이 설정에서 라이트 커튼의 최소 안전 거리는 160mm이다.
<그림3> 작업자는 안전 라이트 커튼으로 된 보호 장치와 상호 작용한다.
안전한 상태가 될 때까지 가드를 잠근 상태로 유지하는 가드 잠금 장치와 달리 잠금 해제 장치의 안전 거리는 가드 도어가 주어진 시간에 열릴 수 있으므로 평가해야 한다. 이러한 애플리케이 션은 ISO 13857 및 ISO13855를 모두 참조하여 인터록 가드 도어가 위험으로부터 얼마나 떨어져 있어야 하는지 결정한다. ISO 13857의 S = (K x T) + C(여기서 K = 1600mm/s, C는 ISO 13855 의 안전 거리)를 사용한다.
비분리 보호 안전 장치는 안전 문을 지속적으로 열고 닫을 필요가 없기 때문에 기계 또는 부품 장비와 고주파 상호 작용이 있는 응용 분야에 적합하다. 물론 모든 애플리케이션이 이러한 유형의 안전 장치를 활용할 수 있는 것은 아니지만, 기계의 보호된 부분과 상호 작용하는 것이 정상 작동의 일부라면 연동 장치와 함께 실제로 어떤 형태의 보호대가 필요할 것이다.
어떤 방법을 결정하든지 가드 또는 장치를 얼마나 높이 그리고 얼마나 멀리 설치해야 하는지를 이해하는 것은 처해진 위험으로부터 적절하게 보호하는 필수적인 부분이다. 보호대와 감지 장치를 올바르게 배치하면더 안전한 작업 환경을 갖추게 된다.
자료제공: Schemersal(www.schmersal.com)
